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REPUBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA UNIVERSIDAD PEDAGÓGICA EXPERIMENTAL LIBERTADOR INSTITUTO PEDAGÓGICO DE CARACAS DEPARTAMENTO DE MATEMÁTICA Y FÍSICA PROGRAMA: BIOLOGÍA Asignatura: Fundamentos de Física (MHZ102) Prof. Carlos Novo Prof. Carlos Buitrago

Astrofísica de Altas Energías y ondas electromagnéticas

¿Cómo puede obtener información el astrónomo sobre el Universo? Para objetos muy“cercanos” (en nuestro Sistema Solar) contamos con la exploración directa y con la radar astronomía.

Robot en Marte

Pero…
• La exploración directa sólo es aplicable a los objetos de nuestro Sistema Solar. • Las naves espaciales mas rápidas viajan a unos 20 kilómetros por segundo, o sea que tardarían unos 50,000 años en llegar a la estrella más cercana, Proxima Centauri. • Ya no digamosrecorrer toda nuestra Galaxia o ir a otras galaxias.

Escalas del Universo

La mayoría de la astronomía se hace de manera “pasiva”
• Detectamos partículas u ondas que se produjeron en el pasado por los objetos cósmicos estudiados. • Por esto se dice que somos “observadores” y no “experimentadores”.

¿Cuáles son estos mensajeros del espacio?
• • • • Rayos cósmicos Neutrinos Ondasgravitacionales Pero en realidad, la mayor parte del trabajo observacional se hace mediante la detección de fotones, tambien conocidos como ondas electromagnéticas (dualidad partícula-onda)

Proyecto Auger Rayos Cósmicos

Rayos Cósmicos
• Partículas cargadas (o sea, no son fotones) que viajan por el espacio a velocidades cercanas a las de la luz. • 90% protones, 9% núcleos de Helio, 1% electrones. •Tienen como desventaja que se desvían en su trayecto a la Tierra y se pierde la información de la posición de la fuente que los originó.

Tanque Cerenkov

Neutrinos

Neutrinos
• Partículas elementales neutras. • Tienen masa muy pequeña. • Interaccionan muy débilmente con la materia y son muy difíciles de detectar.

Ondas gravitacionales

LIGO

Ondas gravitacionales
• Fluctuación enel espacio-tiempo producida por la aceleración de grandes masas (así como un electrón acelerado radia ondas electromagnéticas, una masa acelerada radia ondas gravitacionales). • No se les ha detectado nunca de manera directa, pero Taylor y Hulse recibieron el Premio Nóbel (1993) por el estudio de un pulsar binario que pierde energía de acuerdo a la predicción teórica.

El Espectro de las OndasGravitacionales

Onda gravitacional

Onda electromagnética

Cargas aceleradas emiten radiación EM

El espectro electromagnético

El espectro electromagnético en la vida diaria

Para las ondas electromagnéticas:

λν = c
λ = longitud de onda ν = frecuencia c = velocidad de la luz

En la radioastronomía se mide la componente eléctrica del campo electromagnético, la cual seamplifica mediante equipo electrónico. En contraste, en el visible o en los rayos X, se detecta el fotón como si fuera “partícula”.

OPTICO

INFRARROJO

Debido a que nuestra atmósfera es opaca a los rayos X y rayos γ, esta astronomía ha estado siempre ligada con la industria aeroespacial

En otras palabras, la astrofísica de altas energías sólo se pudo comenzar a desarrollar en ladécada de los 1950´s.

¿Qué es la astrofísica de altas energías?
• La que se realiza observando rayos X y rayos γ. Εn general, la que se realiza en cualquier banda, pero que da información sobre procesos de alta energía, sobre todo aquellos en que las partículas alcanzan velocidades cercanas a las de la luz.

Rayos X
• Estos fotones tienen energías que van de 0.1 a 512 keV. Hay que recordar quelos fotones visibles tienen del orden de 0.001 keV (o sea, 1 eV). • 1 eV equivale a temperaturas de 10,000 K • 1 keV equivale a temperaturas de 10,000,000 K • No se esperaba que hubiese fuentes tan calientes en el Universo (la superficie de las estrellas está tipicamente a 10,000 K).

WilhelmWilhelm Röntgen Röntgen (1845-1923) (1845-1923)

Röntgen descubre en 1895 los rayos X En 1949,...
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